Esame 4/7/14

Esame scritto di Elementi di Chimica
4/7/2014
Corso di Laurea in Fisica
Cognome e Nome……………………………………………..N. di Matricola………………………
1) Alla temperatura di 1000°C e alla pressione di 30 atmosfere, le concentrazioni in volume
all’equilibrio per la reazione:
C (s) + CO2 (g) 2 CO (g)
sono CO2 : 17 % e CO: 83 %; calcolare la costante di equilibrio KP alla temperatura di esperienza.
2) Il prodotto di solubilità dell’idrossido ferroso è Kps = 8,0 x 10-15; calcolare:
a) la solubilità dell’idrossido ferroso in moli/litro;
b) la concentrazione dello ione ferroso in milligrammi/litro;
c) il pH della soluzione satura.
3) La f.e.m. della seguente pila è 0,304 V a 25°C.
Ag AgBr (sol.satura) || AgNO3 0,10 M  Ag
Calcolare il prodotto di solubilità di AgBr.
4) Il grado di dissociazione dell’acido monoprotico debole HA in una soluzione 0,020 M alla
temperatura di 25 °C è pari a α = 0,15; calcolare:
a) il pH della soluzione;
b) la costante di dissociazione dell’acido Ka;
c) la pressione osmotica della soluzione.
5) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione redox:
2-
S + OH- S2- + S2O3 + H2O
S + NaOH Na2S + Na2S2O3 + H2O
E calcolare :
a) i grammi di zolfo che reagiscono con 300 ml di soluzione 0,10 M di NaOH;
b) i grammi di Na2S e Na2S2O3 che si formano nella reazione.
6) L’acqua ossigenata in presenza della luce si decompone in acqua ed ossigeno. Calcolare il
volume di ossigeno, misurato alla temperatura di 20°C e alla pressione di 1,0 atm, che si può
formare dalla decomposizione di 200 ml di soluzione acquosa di acqua ossigenata al 30% in peso
avente densità 1,12 g/ml.
Corso di Laurea in Fisica
Soluzioni prova scritta di Elementi di Chimica
4/7/2014
1) Alla temperatura di 1000°C e alla pressione di 30 atmosfere, le concentrazioni in volume
all’equilibrio per la reazione:
C (s) + CO2 (g) 2 CO (g)
sono CO2 : 17 % e CO: 83 %; calcolare la costante di equilibrio KP alla temperatura di esperienza.
x CO 2 =
x CO =
VCO 2
Vtot
=
17
= 0,17
100
VCO
83
=
= 0,83
Vtot 100
PCO2= xCO2Ptot=0,17x30=5,1 atm
PCO= xCOPtot=0,83x30=24,9 atm = Ptot- PCO2
2
PCO
(24,9)2
=
= 121,6
KP =
PCO2
5,1
2) Il prodotto di solubilità dell’idrossido ferroso è Kps = 8,0 x 10-15; calcolare:
d) la solubilità dell’idrossido ferroso in moli/litro;
Fe(OH)2 (s) Fe2+(aq) + 2OH- (aq)
s
2s
s=
3
Kps = [Fe2+] [OH-]2=s(2s)2=4s3
K PS 3 8 × 10 -15
=
= 1,26 x10-5 M
4
4
e) la concentrazione dello ione ferroso in milligrammi/litro;
V= 1,0 l
PAFe=55,85 g/mol
gFe2+= nFe2+ x PAFe= [Fe2+] xVx PAFe= 1,26 x10-5 x55,85 = 7,04 x10-4 g= 0,704 mg
f)
il pH della soluzione satura.
[OH-] = 2s = 2,52 x10-5 M
pOH = -log[OH-] = 4,6
pH = 14-pOH = 9,4
3) La f.e.m. della seguente pila è 0,304 V a 25°C.
Ag AgBr (sol.satura) || AgNO3 0,10 M  Ag
Calcolare il prodotto di solubilità di AgBr.
E‘ una pila a concentrazione
Polo +
Ag+ + e- Ag
Polo -
Ag+ + e- ← Ag
Ad entrambi gli elettrodi EAg+/Ag = E°Ag+/Ag + 0,0592log[Ag+]
Epila= E+ - E- = 0,0592log
[Ag + ] +
= 0,304 V
[Ag + ] −
log
0,304
[Ag + ] +
= 5,1
=
+
[Ag ] − 0,0592
[Ag+]- = [Ag+]+ x10-5,1= 0,1 x10-5,1= 7,3x10-7 M
AgBr (s) Ag+(aq) + Br- (aq) Kps = [Ag+] [Br-]=s2=(7,3x10-7)2= 5,4x10-13
s
s
4) Il grado di dissociazione dell’acido monoprotico debole HA in una soluzione 0,020 M alla
temperatura di 25 °C è pari a α = 0,15; calcolare:
a) il pH della soluzione;
HA + H2O H3O+ + Ac(1-α)
cα
cα
tot=1+α
[H3O+]= cα = 0,02x0,15=3x10-3 M
pH=-log[H3O+]=-log(3x10-3)=2,5
b) la costante di dissociazione dell’acido Ka;
[A − ][H 3 O + ] (cα ) 2
cα 2
0,02 × (0,15) 2
= 5,3x10-4
Ka =
=
=
=
[HA]
c(1 - α ) (1 - α )
0,85
c) la pressione osmotica della soluzione.
Τ= 298 Κ
Π=(1+α)MRT=(1+0,15)0,02x0,0821x298=0,563 atm
5) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione redox:
0
S + 2e- S20
x2
+2
-
2-
2 S + 6 OH S2O3 + 4e- + 3 H2O
______________________________________________________________________
24 S + 6 OH- 2 S2- + S2O3 + 3 H2O
4 S + 6 NaOH 2 Na2S + Na2S2O3 + 3 H2O
E calcolare :
a) i grammi di zolfo che reagiscono con 300 ml di soluzione 0,10 M di NaOH
VNaOH= 0,30 l
nNaOH=MNaOHVNaOH= 0,1x0,3= 0,03
PAS=32 g/mol
gS= nS PAS = 0,02x32 = 0,64 g
nS=2/3 nNaOH= 0,02
b) i grammi di Na2S e Na2S2O3 che si formano nella reazione.
nNa2S2O3= 1/4nS=0,005
PM Na2S2O3= 2PANa+3 PAs + 3PAO= 158 g/mol
gNa2S2O3= n Na2S2O3x PM Na2S2O3= 0,005x158= 0,79 g
nNa2S= 1/2nS=0,01
PMNa2S= 2PANa+ PAS= 78 g/mol
gNa2S= nNa2Sx PMNa2S= 0,01x78=0,78 g
6) L’acqua ossigenata in presenza della luce si decompone in acqua ed ossigeno. Calcolare il
volume di ossigeno, misurato alla temperatura di 20°C e alla pressione di 1,0 atm, che si può
formare dalla decomposizione di 200 ml di soluzione acquosa di acqua ossigenata al 30% in peso
avente densità 1,12 g/ml.
H2O2 H2O + ½ O2
Vsoluz = 0,20 l
gH2O2= gsoluz
gsoluz = Vsoluz x dsoluz = 200x1,12= 224 g
% H 2O 2
100
=
224 × 30
= 67,2 g
100
PMH2O2= 2PAH+2PAO=34 g/mol
nO2= ½nH2O2= 0,988
VO2= nO2
nH2O2=
T= 293 K
RT 0,988 × 0,0821 × 293
= 23,8 l
=
P
1
g H 2O 2
PM H 2O2
=
67,2
= 1,976
34

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